Датчики контроля температуры сухих трансформаторов

发布时间：7 августа 2025 08:48:29

Сухие трансформаторы широко используются в системах распределения электроэнергии, на промышленных предприятиях и в других сферах из-за отсутствия масляного охлаждения, компактной конструкции, простоты обслуживания и других особенностей. Однако его обмотки, сердечник и другие компоненты в процессе эксплуатации будут терять тепло, если температура будет слишком высокой, это ускорит старение изоляции (или даже ее пробой), а в серьезных случаях вызовет пожар.Датчики контроля температурыКак основной компонент мониторинга состояния сухих трансформаторов, способность фиксировать изменения температуры в реальном времени и обеспечивать раннее предупреждение является ключом к обеспечению безопасной эксплуатации оборудования.

I. Необходимость контроля температуры сухих трансформаторов

Изоляционные материалы для сухих трансформаторов (например, эпоксидная смола, бумага Nomex и т.д.) имеют определенные пределы допустимой температуры (например, максимально допустимая температура 155 °C для изоляции класса F, 180 °C для класса H). Если температура превышает предельное значение:

 

  • Механическая прочность и электрическая прочность изоляционного материала значительно снижаются, а срок службы резко сокращается (при повышении температуры на каждые 10°C срок службы может сократиться вдвое);
  • Сопротивление обмотки увеличивается, и потери растут еще больше, создавая порочный круг "перегрев - увеличение потерь - еще больший перегрев";
  • Крайние случаи могут привести к несчастным случаям, таким как короткое замыкание обмоток и возгорание.

 

Поэтому необходимо отслеживать температуру ключевых деталей в реальном времени с помощью датчиков, чтобы обеспечить поддержку данных для управления отводом тепла (например, запуск вентилятора) и предупреждения о неисправностях.

Во-вторых, распространенные типы и характеристики датчиков контроля температуры

Датчики контроля температуры сухих трансформаторов должны быть адаптированы к ихВысокий уровень электромагнитных помех, запыленность, компактное пространствоНиже перечислены распространенные типы операционных сред:

1. платиновые датчики сопротивления (Pt100/Pt1000)

теория: Основываясь на свойстве сопротивления платинового металла изменяться с температурой (сопротивление 100Ω/Pt100 или 1000Ω/Pt1000 при 0°C, линейность сопротивления увеличивается при более высоких температурах), температура преобразуется путем измерения значения сопротивления.
особенности::

  • Высокая точность (погрешность обычно ≤±0,1℃~±0,5℃), хорошая линейность, подходит для высокоточного мониторинга;
  • Быстрое время отклика (миллисекунды), высокая стабильность и долгий срок службы (до 10+ лет);
  • Требует прямого подключения к измерительной цепи (проводная передача) и подвержен воздействию электромагнитных помех (требуется экранирование).
    Применимые сценарии: Прямое контактное измерение температуры критических частей обмоток и сердечников сухих трансформаторов является наиболее широко используемым типом.

2. Термопарные датчики

теорияРазница температур между двумя различными металлами (например, NiCr-NiSi типа K, Fe-Cu типа J), образующими замкнутый контур, создает термоэлектрический потенциал (эффект Зеебека), который преобразуется в температуру с помощью величины потенциала.
особенности::

 

  • Широкий диапазон измерения температуры (-200℃~1300℃), который может адаптироваться к сценарию высокой температуры при кратковременной перегрузке сухого трансформатора;
  • Простая конструкция, низкая стоимость, устойчивость к вибрации и ударам;
  • Низкая точность (погрешность ±1℃~±3℃), требуется компенсация холодного конца (температура окружающей среды влияет на измерение), линейность хуже, чем у платинового сопротивления.
    Применимые сценарии: Контроль температуры для не высокоточных устройств, таких как железные сердечники, корпуса и т.д., или в качестве резервного датчика для платиновых резисторов.

3. инфракрасные датчики (бесконтактные)

теория: Температура поверхности преобразуется путем определения энергии инфракрасного излучения, испускаемого с поверхности объекта (в соответствии с законом Планка).
особенности::

 

  • Бесконтактное измерение без прямого подключения к устройству и без нарушения изоляции;
  • Гибкая установка позволяет контролировать поверхности обмотки, корпуса и другие труднодоступные места;
  • Невозможно измерить внутреннюю температуру, поскольку на нее влияет окружающая среда (например, пыль и водяной пар поглощают инфракрасное излучение, и погрешность может достигать ±2℃~±5℃).
    Применимые сценарии: Дополнение к контактным датчикам для контроля общей температуры поверхности трансформатора или в местах, где неудобно устанавливать контактные датчики.

4. Оптоволоконные датчики

теория: При использовании оптических волокон для передачи оптических сигналов температурный сигнал преобразуется в изменение длины волны света благодаря свойству коэффициента преломления материала волокна (например, флуоресцентного волокна) изменяться с изменением температуры, а затем температура восстанавливается оборудованием демодуляции.
особенности::

 

  • Чрезвычайно устойчив к электромагнитным помехам (оптоволокно не является проводящим), подходит для высоковольтной стороны сухих трансформаторов и сильных электромагнитных сред;
  • Коррозионностойкий, устойчивый к высокому давлению (может быть встроен внутрь обмотки), высокая точность измерения (погрешность ≤ ± 0,5 ℃);
  • Более высокая стоимость, легкое разрушение оптического волокна (требуются защитные меры), сложное оборудование для демодуляции.
    Применимые сценарии: Высоковольтные сухие трансформаторы, применения, чувствительные к электромагнитным помехам, или там, где требуется высокоточный контроль внутри обмотки.

В-третьих, положение установки датчика

Неравномерное распределение температуры в сухих трансформаторах.Обмотки (особенно горячие участки), сердечники, окружающая средаЭто основная точка мониторинга, и место установки должно быть выбрано в соответствии с целями мониторинга:

 

точка мониторинга Цель мониторинга Рекомендуемые типы датчиков Установка
Горячая точка намотки Отражает наиболее опасное положение перегрева (самая высокая температура) Pt100 (предварительно встроенный), оптоволокно Изготовлен для установки внутри обмотки (без повреждения изоляции)
Поверхность обмотки Помогает определить общие тенденции в области отопления Pt100 (клей), инфракрасный Прилипание к поверхности обмотки (для фиксации требуется изоляционный клей)
железное ядро Мониторинг перегрева, вызванного вихревыми токами в железном сердечнике Термопара, Pt100 Крепление к стержневым зажимам или поверхностям
температура окружающей среды Помогает определить тепловой режим (например, высокая температура в помещении) Pt100, термопара Устанавливается в воздушной среде на расстоянии 1~2 м вокруг трансформатора.

IV. Ключевые факторы для выбора

При выборе датчика необходимо учитывать тип сухого трансформатора, условия эксплуатации, необходимость точного и всестороннего суждения:

 

  1. Диапазон температур: Необходимо покрыть нормальную рабочую температуру оборудования (30℃ ~ 120℃) и температуру кратковременной перегрузки (например, выше 150℃);
  2. точныйКонтроль горячей точки обмотки должен быть в пределах ±0,5°C (например, Pt100, оптоволокно), контроль окружающей среды может быть ослаблен до ±2°C;
  3. возможность защиты от помехПри сильном электромагнитном воздействии на стороне высокого давления предпочтительнее использовать оптоволоконные датчики, а при низком давлении - Pt100 (экранированные);
  4. Совместимость при установкеВо избежание повреждения изоляции следует выбирать встраиваемые обмотки от миниатюрных датчиков с хорошей изоляцией (например, Pt100 диаметром ≤3 мм);
  5. стабильность: Должны выдерживать вибрацию, пыль, влажность (например, класс IP65) и иметь срок службы ≥ 5 лет.

V. Компоненты системы мониторинга температуры

Датчики - это внешние "чувствующие" компоненты, которые должны работать с внутренними системами для достижения полной функциональности мониторинга:

 

  • Модуль сбора данных: Преобразует сигналы датчиков (сопротивление, потенциал, световые сигналы) в цифровые сигналы;
  • Блок индикации и сигнализации: Отображение значения температуры в реальном времени, а также звуковое и световое предупреждение, SMS и т.д. при превышении предельного значения;
  • модуль управления: Подключение охлаждающих устройств (например, вентиляторов) для автоматического включения охлаждения при слишком высокой температуре.

резюме

Основная роль датчиков контроля температуры сухих трансформаторов - "раннее обнаружение, раннее предупреждение", различные типы датчиков имеют свои преимущества и недостатки:Pt100Лучшее соотношение цены и качества и подходит для большинства сценариев;Оптоволоконные датчикиЭто первый выбор для сильных электромагнитных сред;инфракрасный датчикПодходит для дополнительного контроля. На практике часто используется комбинация "контакт + бесконтакт", учитывающая точность и безопасность и обеспечивающая надежную гарантию стабильной работы сухих трансформаторов.